JPS62264724A - Unit binary counter, synchronous binary counter and frequency divider to which the unit binary counter is applied - Google Patents

Unit binary counter, synchronous binary counter and frequency divider to which the unit binary counter is applied

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JPS62264724A
JPS62264724A JP62051856A JP5185687A JPS62264724A JP S62264724 A JPS62264724 A JP S62264724A JP 62051856 A JP62051856 A JP 62051856A JP 5185687 A JP5185687 A JP 5185687A JP S62264724 A JPS62264724 A JP S62264724A
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binary counter
adder
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ファン ヌー トゥン
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K23/00Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
    • H03K23/40Gating or clocking signals applied to all stages, i.e. synchronous counters
    • H03K23/42Out-of-phase gating or clocking signals applied to counter stages
    • H03K23/425Out-of-phase gating or clocking signals applied to counter stages using bistables
    • HELECTRICITY
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • HELECTRICITY
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    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
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    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/3562Bistable circuits of the master-slave type

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Channel Selection Circuits, Automatic Tuning Circuits (AREA)
  • Synchronizing For Television (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、同期式2進カウンタと、該同期式2進カウン
タをもとにして製作することのできる周波数シンセサイ
ザ°に関する。その周波数シンセサイザは、シンセサイ
ヂ自体のクロック周波数を分周し、同期式2進カウンタ
の最#、役の出力のみを使用するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a synchronous binary counter and a frequency synthesizer which can be produced on the basis of the synchronous binary counter. The frequency synthesizer divides the clock frequency of the synthesizer itself and uses only the highest number and winning outputs of a synchronous binary counter.

本発明の2進カウンタは、例えば、ディスクリート素子
の形態にしたり、バイポーラトランジスタや電界効果ト
ランジスタを用いた集積回路の形態にして、いろいろな
態様で使用することが考えられる。しかし、主たる応用
として考えられるのは、マイクロ波の分野である。この
場合、GaAsまたはその他のI−V族化合物等の高速
動作材料に形成された集積回路の形態で本発明の2進カ
ウンタを使用する。
The binary counter of the present invention can be used in various ways, for example, in the form of a discrete element or in the form of an integrated circuit using bipolar transistors or field effect transistors. However, the main potential application is in the field of microwaves. In this case, the binary counter of the present invention is used in the form of an integrated circuit formed in a fast-acting material such as GaAs or other Group IV compounds.

従来の技術 2進カウンタを製作する方法は既に多数知られている。Conventional technology Many methods of making binary counters are already known.

そのなかでもっとも簡単であり使用しやすいのは、カス
ケード式に2分周器を接続した2進カウンタである。し
かし、分周器の段数が大きくなると最終段が非常に安定
であることが要求されるようになる。これは、周期が段
数とともにますます長くなるか−らである。ところが従
来使用されているスタティックフリヅプ70ツブは必ず
しも十分に安定とはいえない。
Among these, the simplest and easiest to use is a binary counter with a cascaded divider-by-2 divider. However, as the number of stages of the frequency divider increases, the final stage is required to be extremely stable. This is because the period becomes longer and longer with the number of stages. However, the conventionally used static fridip 70 tube is not necessarily stable enough.

問題点を解決するための手段 本発明の同期式2進カウンタは、スタティックなフリッ
プフロップだけでなく、より速くてよりエネルギ消費が
少なく、必要とされる素子の数がより少ないダイナミッ
クなフリップフロップも用いることができる。これは、
集積回路を製造するうえで大きな利点である。しかし、
本発明の同期式2進カウンタの第1の利点は、単一の高
周波クロック信号で動作するという点にある。従って、
安定性が向上する。さらに詳しく説明すると、本発明の
同期式2進カウンタを動作させる2つのクロック信号は
、単一のクロック信号をもとにした互いに相補的な2つ
の信号である。この2つの信号は単一のクロック信号か
らのものであるから、2つの信号の間に相対的なずれが
ない。
Means for Solving the Problems The synchronous binary counter of the present invention uses not only static flip-flops, but also dynamic flip-flops, which are faster, consume less energy, and require fewer elements. Can be used. this is,
This is a major advantage in manufacturing integrated circuits. but,
A first advantage of the synchronous binary counter of the present invention is that it operates with a single high frequency clock signal. Therefore,
Improved stability. More specifically, the two clock signals that operate the synchronous binary counter of the present invention are two mutually complementary signals based on a single clock signal. Since the two signals are from a single clock signal, there is no relative shift between the two signals.

本発明の同期式2進カウンタは、カスケード式に接続さ
れた互いに同等な複数の段を備える。各段は、半加算器
と、この半加算器の「和」出力に接続されたマスタスレ
ーブフリップフロップとからなる単位2進カウンタを備
える。半加算器の一方の入力は単位2進カウンタの入力
となっている。
The synchronous binary counter of the present invention includes a plurality of mutually equivalent stages connected in cascade. Each stage comprises a unitary binary counter consisting of a half-adder and a master-slave flip-flop connected to the "sum" output of the half-adder. One input of the half adder is the input of a unitary binary counter.

半加算器の他方の入力はスレーブフリップフロップの出
力に接続されている。このスレーブフリップフロップの
出力は単位2進カウンタの出力ともなっている。半加算
器の「桁上げ」出力は本同期式2進カウンタの次段の入
力である。
The other input of the half adder is connected to the output of the slave flip-flop. The output of this slave flip-flop also serves as the output of the unit binary counter. The "carry" output of the half adder is the input to the next stage of the present synchronous binary counter.

さらに詳しく説明すると、本発明により、2入力であり
、「和」信号と「桁上げ」信号を出力する半加算器とマ
スタスレーブフリップフロップとを備える単一出力単位
2進カウンタであって、−半加算器の第1の入力が単位
2進カウンタの入力を構成し、 −半加算器の「和」出力はマスタフリップフロップの入
力に接続され、 −半加算器の「桁上げ」出力は、複数のカウンタがカス
ケード式に接続されている場合には別のカウンタの入力
信号となる信号を出力し、−スレーブフリップフロップ
の出力が単位2進カウンタの2進出力を構成し、且つ半
加算器の第2の入力に接続され、 − マスタフリップフロップとスレーブフリップ70ツ
ブはさらに、単一のクロック信号により制御され、マス
タフリップフロップに入力されるクロック信号の波形と
スレーブフリップフロップに入力されるクロック信号の
波形は互いに反転波形である ことを特徴とする単位2進カウンタが提供される。
More specifically, in accordance with the present invention, there is provided a two-input, single-output unitary binary counter comprising a half-adder and a master-slave flip-flop outputting a "sum" signal and a "carry" signal, comprising: The first input of the half-adder constitutes the input of a unitary binary counter, - the "sum" output of the half-adder is connected to the input of the master flip-flop, - the "carry" output of the half-adder is If several counters are connected in cascade, it outputs a signal that becomes the input signal of another counter, - the output of the slave flip-flop constitutes the binary output of the unitary binary counter, and the half adder - the master flip-flop and the slave flip-flop are further controlled by a single clock signal, the waveform of the clock signal input to the master flip-flop and the clock input to the slave flip-flop A unit binary counter is provided in which signal waveforms are inverted with respect to each other.

実施例 第1図は本発明の2進カウンタの基本的なブロックダイ
ヤグラムである。図をわかりやすくするために3段しか
描いてないが、そのために本発明が限定されることがな
いのは明らかである。ところで、段の数Nはカウントす
る数2Nに関係して決まる。
Embodiment FIG. 1 is a basic block diagram of a binary counter of the present invention. Although only three stages are drawn for the sake of clarity, it is clear that the invention is not limited thereby. By the way, the number N of stages is determined in relation to the number 2N to be counted.

このカウンタにおいては、各段は、半加算器A+と単一
のクロックからの互いにト目補的な信号により動作する
マスタスレーブフリップフロップMI−E、とて構成さ
れる単位カウンタからなる。信号H2はマスタフリップ
フロップの制御信号であり、信号HE=H,はスレーブ
フリップフロップの制御信号である。
In this counter, each stage consists of a unit counter constructed of a half-adder A+ and a master-slave flip-flop MI-E operated by mutually complementary signals from a single clock. Signal H2 is a control signal for the master flip-flop, and signal HE=H is a control signal for the slave flip-flop.

半加算器はEXCLUS IVE−ORゲートとAND
ゲートを並列に接続した構成である。加算する信号Bと
CがEXCLUS IVE−ORゲートの2つの入力お
よびANDゲートの2つの入力に入力される。EXCL
US I VE−ORゲートの出力Sは和でありAND
ゲートの出力Rは桁上げである。
Half adder is AND with EXCLUSIVE-OR gate
This configuration has gates connected in parallel. The signals B and C to be added are input to two inputs of an EXCLUSIVE-OR gate and two inputs of an AND gate. EXCL
The output S of the US I VE-OR gate is the sum and
The output R of the gate is a carry.

このように、各単位カウンタは半加算器Aiを備える。Thus, each unit counter comprises a half adder Ai.

この半加算器へ〇の出力S、である「和」はマスクスレ
ーブフリップフロツ7”MI  Elにコピーされる。
The "sum" which is the output S of 〇 to this half adder is copied to the mask slave flip-flop 7'' MI El.

マスタスレーブフリップフロップM、−E、の出力Q8
は半加算器Δiの入力CIに接続されてフィードバック
ループを形成している。
Output Q8 of master-slave flip-flop M, -E,
is connected to the input CI of the half adder Δi to form a feedback loop.

半加算器A1の他方の入力B、は、この単位カウンタす
なわちこの段への入力である。スレーブフリップフロッ
プEユの出力Q、はこの段からの出力である。桁上げ出
力R1はカスケード式に接続さた次段への入力となる。
The other input B of half adder A1 is the input to this unit counter or stage. The output Q of the slave flip-flop E is the output from this stage. The carry output R1 becomes an input to the next stage connected in a cascade manner.

第1図にダイヤグラムを示した回路を2進カウンタとし
て使用する場合には、全出力Q1、Q2、Q3が使われ
る。この回路を分周器として使用する場合には最#段の
出力Q3のみが使われる。
When the circuit diagrammed in FIG. 1 is used as a binary counter, all outputs Q1, Q2, Q3 are used. When this circuit is used as a frequency divider, only the ## stage output Q3 is used.

半加算器の真理表は以下の通りである。The truth table for the half adder is as follows.

マスタスレーブフリップフロップは和信号S。The master-slave flip-flop is a sum signal S.

をコピーして次のクロックサイクルで出力Q+ にこの
和信号を再現する。スレーブフリップフロップが読み込
み中には以下の関係式が成り立つ。
and reproduce this sum signal at the output Q+ in the next clock cycle. The following relational expression holds true while the slave flip-flop is reading.

−初段でQl=C,の場合。- When Ql=C in the first stage.

S + = B I(53C+ = B +■Q、 (
EXCLtlSIVE−OR)R+ = 81・C+=
8+−Ql=82 (AND)−第2没で02 = C
2の場合。
S + = B I (53C + = B + ■Q, (
EXCLtlSIVE-OR)R+ = 81・C+=
8+-Ql=82 (AND)-02 on second death = C
In case of 2.

52=B2eC2=R+’EjQz R2= B 2・C2=R,・Q 2 = B 3− 
第3段で03= c、の場合。
52=B2eC2=R+'EjQz R2= B 2・C2=R,・Q 2 = B 3−
In the case of 03=c in the third stage.

53=B3eC3=R2■Q3 R3=B3・C3=R2・Q3 次のクロックサイクルでは出力に新しい値が得られる。53=B3eC3=R2■Q3 R3=B3・C3=R2・Q3 The next clock cycle will result in a new value at the output.

Ql“はSlをコピーする。Ql" copies Sl.

Q2゛はS2をコピーする。Q2' copies S2.

Q3゛はS3をコピーする。Q3' copies S3.

新しい値を得るためには、先の関係式のQ、、Q2゜Q
3をQl”、Q2′、Q3′で置換しさえすればよい。
In order to obtain a new value, Q of the previous relational expression, ,Q2゜Q
It is only necessary to replace 3 with Ql'', Q2', and Q3'.

S1°” B + eS + R% = B + 31 なぜならQ、はQ+’=S+となったからである。S1°" B + eS + R% = B + 31 This is because Q becomes Q+'=S+.

S 2’ = R+°(9S2 R2’=R,’・S2 なぜならR1はF2 、lとなり、Q2はQ2’=32
となったからである。
S 2' = R + ° (9S2 R2' = R, '・S2 Because R1 becomes F2, l, Q2 becomes Q2' = 32
This is because it became.

83′=R2゛■83 R,’=R2″・S3 上と同様の理由による。83'=R2゛■83 R,'=R2''・S3 For the same reason as above.

2つの場合が可能である。Two cases are possible.

B+=論理値0の場合、半加算器の真理表によれば以下
の関係が得られる。
When B+=logic value 0, the following relationship is obtained according to the truth table of the half adder.

Sz’ = St    32’ = S2    S
3’ = 33R,’=OR2″=OR3′=0 全入力B+ とR1は論理値0なので、カウンタは以前
とまったく同じ状態にとどまる。
Sz' = St 32' = S2 S
3'=33R,'=OR2''=OR3'=0 Since all inputs B+ and R1 are at logic 0, the counter remains in exactly the same state as before.

B、 =論理値1の場合、以下の関係が得られる。If B, = logical value 1, the following relationship is obtained.

S1°”St R+’=S+ S2’=R,’■32=Sl■32 R2’ =R1″・S 2 = S +・S2その他も
同様。
S1°"St R+'=S+ S2'=R,'■32=Sl■32 R2'=R1"・S2=S+・S2Others are the same.

初段は値が変化するのでカウンタの数値は1大きくなる
Since the value changes in the first stage, the value on the counter increases by one.

カウンタの数値の増加は、以下の3段カウンタに関する
表から明らかにわかる。B、=論理値1とし、最初はQ
、=Q2=Q、=Oとすると、Sl、R5、B2、R2
、B3、R1は半加算器の真理表をもとにして計算する
ことができる。次のサイクルでは、Q、がSlをコピー
し、Q2が82をコピーし、Q3が83をコピーする。
The increase in the value of the counter is clearly seen from the table below for the three-stage counter. B, = logical value 1, and initially Q
, =Q2=Q, =O, then Sl, R5, B2, R2
, B3, and R1 can be calculated based on the truth table of the half adder. In the next cycle, Q, copies Sl, Q2 copies 82, and Q3 copies 83.

従って、R1、R2、R3が計算され、以下同様のこと
が各サイクルごとに行われる。
Therefore, R1, R2, and R3 are calculated, and the same is performed for each cycle.

B1が論理値0の場合、カウンタは最後の値を保持した
まま変化しない。
If B1 is a logical 0, the counter remains unchanged, holding its last value.

この表では、ひとつの単位カウンタすなわち段の入力と
出力は長方形で囲んで示しである。矢印は、あるひとつ
のサイクルで、出力Q1がひとつ前のサイクルの出力S
1をコピーしたものであることを示す。
In this table, the inputs and outputs of a unit counter or stage are shown enclosed in a rectangle. The arrow indicates that in one cycle, the output Q1 is the output S of the previous cycle.
Indicates that it is a copy of 1.

カウンタの読みはマスクスレーブフリ・ノブフロップの
出力Q、、Q、、Qtに現われる。例えば第6サイクル
では、 Q I= 0   重み0、 係数0 Q2=1  重み1、 係数1 Q、=1  重み2、 係数1 が得られる。この結果、数値 N = 0・2°+1・21+1・22=6が得られる
The counter reading appears at the outputs Q, , Q, , Qt of the mask slave free-knob flops. For example, in the sixth cycle, Q I = 0 weight 0, coefficient 0 Q2 = 1 weight 1, coefficient 1 Q, = 1 weight 2, coefficient 1 are obtained. As a result, the numerical value N=0.2°+1.21+1.22=6 is obtained.

N段の単位カウンタがカスケード式に接続された本発明
のカウンタは、2Nまでカウントするこ、とができる。
The counter of the present invention, in which N stages of unit counters are connected in a cascade manner, can count up to 2N.

このカウンタはさらに、最終段の「桁上げ」出力R,か
らなる同期信号を受けるという利点もある。このカウン
タの出力は次段に出力されることはない。このことにつ
いては第2図以後を参照して詳しく説明する。自動的に
ゼロリセットを行い、しかも、プログラム可能な分周器
を実現するためには同期が重要である。
This counter also has the advantage of receiving a synchronization signal consisting of the "carry" output R, of the final stage. The output of this counter is never output to the next stage. This will be explained in detail with reference to FIG. 2 and subsequent figures. Synchronization is important to achieve an automatic zero-reset and programmable frequency divider.

上記の動作をする本発明のカウンタを構成するには、適
当な任意の半加算器とマスクスレーブフリップフロ1プ
を使用することができる。しかし、第2図と第3図は、
トランジスタが2次元電子ガストランジスタであり、負
荷抵抗が、飽和した負荷すなわちゲートなしトランジス
タである場合に特に好ましい応用例を示す2つのダイヤ
グラムである。
Any suitable half adder and masked slave flip-flop may be used to construct the inventive counter that operates as described above. However, Figures 2 and 3 are
Two diagrams showing particularly preferred applications where the transistor is a two-dimensional electron gas transistor and the load resistor is a saturated load or gateless transistor.

第2図は、2つの入力BとCおよび2つの出力、すなわ
ち「和」出力Sと「桁上げ」出力Rを備える半加算器の
電気回路図である。
FIG. 2 is an electrical diagram of a half adder with two inputs B and C and two outputs, a "sum" output S and a "carry" output R.

この半加算器は8個のトランジスタが並列に接続された
構成である。トランジスタが電界効果トランジスタの場
合には、ソースはグラウンドに接続され、ドレインには
負荷抵抗を介して電圧■。。
This half adder has a configuration in which eight transistors are connected in parallel. If the transistor is a field effect transistor, the source is connected to ground and the drain is connected to a voltage through a load resistor. .

が印加されている。is applied.

AND機能は、2個のインバータ1.2とORインバー
タすなわちNORゲートとにより実現する。信号Bはイ
ンバータ1のゲートに入力される。
The AND function is realized by two inverters 1.2 and an OR inverter or NOR gate. Signal B is input to the gate of inverter 1.

このインバータ1のドレインからは反転信号Bが出力さ
れて、NORゲートを構成するトランジスタ3のゲート
に入力される。信号Cはインバーク2のゲートに入力さ
れる。このインバータ2のドレインからは反転信号Cが
出力されて、NORゲートを構成するトランジスタ4の
ゲートに入力される。従って、NORゲートの出力信号
は、B十C=  B−C(AND機能) となる。この出力信号が半加算器の出力Rとなる。
An inverted signal B is output from the drain of the inverter 1 and input to the gate of the transistor 3 forming a NOR gate. Signal C is input to the gate of inverter 2. An inverted signal C is outputted from the drain of this inverter 2 and inputted to the gate of a transistor 4 forming a NOR gate. Therefore, the output signal of the NOR gate is B+C=B−C (AND function). This output signal becomes the output R of the half adder.

EXCLUS IVE−OR機能は、2個ノORインパ
ーク、すなわち2個のNORゲートを用いて実現する。
The EXCLUS IVE-OR function is implemented using two OR imparks, ie, two NOR gates.

信号BとCは、それぞれ、第1のNORゲートを構成す
る2つのトランジスタ5と6のゲートに入力される。第
1のNORゲートの出力は従ってB+Cとなる。
Signals B and C are input to the gates of two transistors 5 and 6, respectively, forming the first NOR gate. The output of the first NOR gate is therefore B+C.

最後に、AND機能部分から得られた信号B+Cと第1
のNORゲートから得られた信号B+Cが、それぞれ、
第2のNORゲートを構成する2つのトランジスタ7と
8のゲートに入力される。「和」信号は第2のNO,R
ゲートのドレインから出力され、「桁上げ」信号はAN
D機能部分から出力される。従って、 S=  B−’−,C+  B+C= (B”、C) 
 ・ (B+C)(IEXCLUSIVE−OR) R=  B+C=B−C(AND) となることがはっきりとわかる。
Finally, the signal B+C obtained from the AND function part and the first
The signals B+C obtained from the NOR gate of
The signal is input to the gates of two transistors 7 and 8 forming the second NOR gate. The “sum” signal is the second NO, R
The “carry” signal is output from the drain of the gate, and the AN
It is output from the D function part. Therefore, S= B-'-, C+ B+C= (B'', C)
- It is clearly seen that (B+C)(IEXCLUSIVE-OR) R= B+C=B-C(AND).

第3図は、クロックH9と同期した強制R/S(リセッ
ト−セット)入力が入力されるマスタスレーブフリップ
フロップの電気回路図である。
FIG. 3 is an electrical circuit diagram of a master-slave flip-flop to which a forced R/S (reset-set) input synchronized with clock H9 is input.

マスタフリップフロップは、デュアルゲートトランジス
タ11と12が並列に接続された構成である。
The master flip-flop has a configuration in which dual gate transistors 11 and 12 are connected in parallel.

両トランジスタのソースはグラウンドに接続され、ドレ
インは互いに接続されている。
The sources of both transistors are connected to ground and the drains are connected to each other.

トランジスタ11のソース側のゲートは、マスタスレー
ブフリップフロップの入力Sとなっており、第2図の半
加算器の出力Sに接続されている。トランジスタ11の
ドレイン側のゲートは、2個のトランジスタ15と16
で構成したORインバータの出力信号により制御される
。そのORインバータの一方のトランジスタ16のゲー
トはクロック信号Hxにより制御されるのに対して、他
方のトランジスタ15のゲートは、同期信号SYNによ
り制御される。この同期信号は、カウンタ(第4図参照
)のM l1J一段からの桁上げ信号R9である。トラ
ンジスタ11のドレイン側のゲートは従って、以下の形
の信号 HM + S Y N により制御される。
The source-side gate of the transistor 11 serves as the input S of the master-slave flip-flop, and is connected to the output S of the half adder shown in FIG. The gate on the drain side of the transistor 11 is connected to two transistors 15 and 16.
It is controlled by the output signal of an OR inverter configured as follows. The gate of one transistor 16 of the OR inverter is controlled by the clock signal Hx, while the gate of the other transistor 15 is controlled by the synchronization signal SYN. This synchronization signal is a carry signal R9 from the first stage of the counter (see FIG. 4) M11J. The gate on the drain side of transistor 11 is therefore controlled by a signal HM + S Y N of the form:

トランジスタ12のソース側のゲートはR/S強制入力
である。トランジスタ12のドレイン側のゲートは2個
のトランジスタ17と18で構成されるORインバータ
の出力信号により制御される。ところで、トランジスタ
17のゲートはクロック信号HHにより制御されるのに
対して、トランジスタ18のゲートはインバータ19を
介して入力される同期信号SYNにより制御される。ト
ランジスタ12のドレイン側のゲートは従って、以下の
形の信号Hit +qY玉 つまりHう ・SYNによ
り制御される。
The gate on the source side of transistor 12 is an R/S forced input. The gate on the drain side of transistor 12 is controlled by the output signal of an OR inverter made up of two transistors 17 and 18. By the way, the gate of the transistor 17 is controlled by the clock signal HH, whereas the gate of the transistor 18 is controlled by the synchronization signal SYN inputted via the inverter 19. The gate on the drain side of transistor 12 is therefore controlled by a signal of the form Hit+qYd, i.e., H.sub.SYN.

上記のことから、トランジスタ11と12の導通は交互
に起こることがわかる。
From the above, it can be seen that the conduction of transistors 11 and 12 occurs alternately.

スレーブフリップフロップはデュアルゲートトランジス
タ13からなる。このトランジスタ13のソースはグラ
ウンドに接続され、ドレインはマスタスレーブフリップ
フロップの出力Qに接続されている。第1図のダイヤグ
ラムでは、出力Qはフィードバックループとして各段の
半加算器の入力Cに接続されている。
The slave flip-flop consists of a dual gate transistor 13. The source of this transistor 13 is connected to ground, and the drain is connected to the output Q of the master-slave flip-flop. In the diagram of FIG. 1, the output Q is connected as a feedback loop to the input C of the half adder in each stage.

トランジスタ13のソース側のゲートはマスタフリップ
フロップの出力信号、つまり、トランジスタ11と12
のドレインからの信号により制御される。
The source side gate of transistor 13 receives the output signal of the master flip-flop, that is, transistors 11 and 12.
is controlled by a signal from the drain of the

トランジスタ13のドレイン側のゲートはクロック信号
H6により制御される。このクロック信号H2は、トラ
ンジスタ14を用いたインバータによりクロック信号H
Mが反転された信号である。
The gate on the drain side of transistor 13 is controlled by clock signal H6. This clock signal H2 is converted into a clock signal H by an inverter using a transistor 14.
M is the inverted signal.

マスタスレーブフリップフロップの場合にも半加算器の
場合にも、全トランジスタには負荷抵抗を介して電圧■
。0かうまく印加されていることがはっきりとわかる。
Both in the case of master-slave flip-flops and in the case of half-adders, all transistors have a voltage
. It can be clearly seen that 0 or 0 is applied successfully.

しかし、バイアスに関してこれ以上詳細に説明しても意
味がない。というのは、電界効果トランジスタではなく
バイポーラトランジスタを用いるとバイアスが変わるか
らである。
However, there is no point in going into further detail about bias. This is because using bipolar transistors rather than field effect transistors changes the bias.

第4図は同期式2進カウンタまたは分周器の図である。FIG. 4 is a diagram of a synchronous binary counter or frequency divider.

一方から他方へ変換するにはほんのわずかの変更を施す
だけでよい。この点に関しては後に説明する。この第4
図は第1図よりもこみ入っている。しかし、第1図と同
髄、カウンタはカスケード接続の複数の段を備えている
。各段において半加算器A1は、2つの入力B+ とC
4ならびに2つの出力、「和」出力S1 と「桁上げ」
出力R1を備える。各マスタスレーブフリップフロップ
は、ひとつのR/S強制入力S1と、ひとつの出力Q、
と、3つの制御入力H,,、HE  (=HM )、S
YNとをもつ。ひとつの膜内では、半加算器の出力Sは
マスタスレーブフリップフロップの入力となり、このマ
スタスレーブフリップフロップの出力Qは半加算器の入
力Cに接続されてフィードバックループを形成している
。2つの段の間では、上流の役の出力RM−1が次段の
入力B8にカスケード式に接続される。制御信号H)!
 、 HE 、S YNは、各制御信号ごとにまとめて
接続されている。
Converting from one to the other requires only minor changes. This point will be explained later. This fourth
The diagram is more detailed than Figure 1. However, similar to FIG. 1, the counter includes multiple stages in cascade. In each stage the half adder A1 has two inputs B+ and C
4 and two outputs, “sum” output S1 and “carry”
It has an output R1. Each master-slave flip-flop has one R/S forced input S1, one output Q,
and three control inputs H,, HE (=HM), S
Has YN. Within one membrane, the output S of the half-adder becomes the input of a master-slave flip-flop whose output Q is connected to the input C of the half-adder to form a feedback loop. Between the two stages, the output RM-1 of the upstream winning combination is connected in cascade to the input B8 of the next stage. Control signal H)!
, HE, and SYN are connected together for each control signal.

上記の回路が同期式2進カウンタとして動作する場合、
入力B1 はこの回路に入力されるカウント数値入力で
ある。この場合強制入力R/S、、・・・・、R/SN
はグラウンドに接続され、さらに、最終段の出力R8は
使用されない。このカウンタの出力は各段の出力Q1.
・・・・、QHである。このカウンタは、同期信号が論
理値「1」となるたびごとにゼロにリセットされる。
When the above circuit operates as a synchronous binary counter,
Input B1 is the count value input to this circuit. In this case, forced input R/S,..., R/SN
is connected to ground, and furthermore, the output R8 of the final stage is not used. The output of this counter is the output Q1 of each stage.
..., QH. This counter is reset to zero each time the synchronization signal has a logic value of "1".

この回路をプログラム可能な分周器として用いる場合に
は、入力B;は論理値1に固定しておく。
When this circuit is used as a programmable frequency divider, input B; is fixed at a logic value of 1.

この場合、強制入力R/S、、・・・・、R/SNは可
能化されるので、カウンタとして用いる場合とは異なり
グラウンドには接続しない。さらに、最終段の出力Rw
は、第4図に点線で示したように同期入力SYHに接続
する。この回路は、自身のクロックの周波数を分周して
唯一の出力端子Q、Iから出力する。
In this case, the forced inputs R/S, . . . , R/SN are enabled, so unlike when used as a counter, they are not connected to ground. Furthermore, the output Rw of the final stage
is connected to the synchronization input SYH as shown by the dotted line in FIG. This circuit divides the frequency of its own clock and outputs it from the only output terminals Q and I.

先に示したカウンタ内の数値の増加を示す表を再び参照
してR3=1の第7サイクルを考えると(もちろん3段
カウンタを考える)、2つの場合があることがわかる。
If we refer again to the table showing the increase in the numerical value in the counter shown above and consider the seventh cycle with R3=1 (considering, of course, a three-stage counter), we can see that there are two cases.

−R/S、=R/S2 =R/S、=0の場合、マスタ
フリップフロップには強制入力がないため、上記の表は
以下のようになる。
-R/S,=R/S2 If =R/S,=0, there is no forced input to the master flip-flop, so the above table becomes as follows.

第8サイクルは第0サイクルと同じであるから、この分
周器は8て分周を行う。
Since the 8th cycle is the same as the 0th cycle, this frequency divider performs frequency division by 8.

−R/S、=1.R/32 =R/33 =Oの場合、
マスタフリップフロップM1には強制入力が入力される
ため、上記の表は以下のようになる。
−R/S,=1. If R/32 = R/33 = O,
Since a forced input is input to the master flip-flop M1, the above table becomes as follows.

第8サイクルは第1サイクルと同じであるから、この分
周器は周期が7となって7で分周を行う。
Since the eighth cycle is the same as the first cycle, the frequency divider has a period of 7 and performs frequency division by 7.

さらに−膜化すると、Nが分周器の段数でPが強制入力
R/Sの2進数(0または1)であるとした場合、本発
明の分周器は(2″−P)で分周を行う。
Further, if N is the number of stages of the frequency divider and P is the binary number (0 or 1) of the forced input R/S, then the frequency divider of the present invention divides by (2''-P). Do laps.

このタイプのカウンタは用途が広く、広い周波数域で動
作する。しかし、集積化を念頭において、特にこのカウ
ンタの高速のデータ処理への応用について説明を行った
This type of counter is versatile and operates over a wide frequency range. However, with integration in mind, we have specifically explained the application of this counter to high-speed data processing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のカウンタの基本的なブロックダイヤグ
ラムであり、 第2図は本発明のカウンタに使用する半加算器の電気回
路図であり、 第3図は本発明のカウンタに使用するマスタスレーブフ
リップフロップの電気回路図であり、第4図は本発明の
同期式カウンタのブロックダイヤグラムである。 (主な参照符号) A 1. A 2. A 3.・・・・、AM  ・・
半加算器、M +、 M 2. M *、・・・・1 
M9・・マスタフリップフロップ、 E、、E2.E3.・・・・、E9 ・・スレーブフリップ70ツブ、
FIG. 1 is a basic block diagram of the counter of the present invention, FIG. 2 is an electrical circuit diagram of a half adder used in the counter of the present invention, and FIG. 3 is a master circuit diagram of a half adder used in the counter of the present invention. FIG. 4 is an electrical circuit diagram of a slave flip-flop, and FIG. 4 is a block diagram of a synchronous counter of the present invention. (Main reference numbers) A 1. A2. A3. ..., AM...
Half adder, M+, M2. M*,...1
M9...Master flip-flop, E,, E2. E3. ..., E9 ... slave flip 70 knob,

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2入力であり、「和」信号と「桁上げ」信号を出
力する半加算器とマスタスレーブフリップフロップとを
備える単一出力の単位2進カウンタであって、 −半加算器の第1の入力が単位2進カウンタの入力を構
成し、 −半加算器の「和」出力はマスタフリップフロップの入
力に接続され、 −半加算器の「桁上げ」出力は、複数のカウンタがカス
ケード式に接続されている場合には別のカウンタの入力
信号となる信号を出力し、 −スレーブフリップフロップの出力が単位2進カウンタ
の2進出力を構成し、且つ半加算器の第2の入力に接続
され、 −マスタフリップフロップとスレーブフリップフロップ
はさらに、単一のクロック信号により制御され、マスタ
フリップフロップに入力されるクロック信号の波形とス
レーブフリップフロップに入力されるクロック信号の波
形は互いに反転波形である ことを特徴とする単位2進カウンタ。
(1) A two-input, single-output unitary binary counter comprising a half-adder and a master-slave flip-flop outputting a "sum" signal and a "carry" signal, comprising - a second half-adder; 1 input constitutes the input of the unitary binary counter, - the "sum" output of the half adder is connected to the input of the master flip-flop, - the "carry" output of the half adder constitutes the input of the unit binary counter, - the "carry" output of the half adder - the output of the slave flip-flop constitutes the binary output of the unitary binary counter, and the second input of the half-adder - the master flip-flop and the slave flip-flop are further controlled by a single clock signal, such that the waveform of the clock signal input to the master flip-flop and the waveform of the clock signal input to the slave flip-flop are inverted with respect to each other; A unit binary counter characterized by having a waveform.
(2)2入力であり、「和」信号と「桁上げ」信号を出
力する半加算器とマスタスレーブフリップフロップとを
備える単一出力の単位2進カウンタであって、 −半加算器の第1の入力は単位2進カウンタの入力を構
成し、 −半加算器の「和」出力はマスタフリップフロップの入
力に接続され、 −半加算器の「桁上げ」出力は、複数のカウンタがカス
ケード式に接続されている場合には別のカウンタの入力
信号となる信号を出力し、 −スレーブフリップフロップの出力が単位2進カウンタ
の2進出力を構成し、且つ半加算器の第2の入力に接続
され、 −マスタフリップフロップとスレーブフリップフロップ
はさらに、単一のクロック信号により制御され、マスタ
フリップフロップに入力されるクロック信号の波形とス
レーブフリップフロップに入力されるクロック信号の波
形は互いに反転波形である ことを特徴とする単位2進カウンタを複数個備える同期
式2進カウンタであって、 半加算器の「桁上げ」出力は、カスケード式に接続され
た次段の半加算器の第1の入力に接続され、該同期式2
進カウンタの2進出力は、各単位2進カウンタの出力か
らなることを特徴とする同期式2進カウンタ。
(2) a two-input, single-output unitary binary counter comprising a half-adder and a master-slave flip-flop outputting a "sum" signal and a "carry" signal, comprising - a second half-adder; 1 input constitutes the input of a unitary binary counter, - the "sum" output of the half-adder is connected to the input of the master flip-flop, - the "carry" output of the half-adder constitutes the input of the unit binary counter, - the "carry" output of the half-adder - the output of the slave flip-flop constitutes the binary output of the unitary binary counter, and the second input of the half-adder - the master flip-flop and the slave flip-flop are further controlled by a single clock signal, such that the waveform of the clock signal input to the master flip-flop and the waveform of the clock signal input to the slave flip-flop are inverted with respect to each other; A synchronous binary counter comprising a plurality of unit binary counters characterized by a waveform, in which the "carry" output of a half adder is the first half adder of the next half adder connected in a cascaded manner. 1, and the synchronous type 2
A synchronous binary counter characterized in that the binary output of the binary counter consists of the output of each unit binary counter.
(3)各単位2進カウンタ内で、マスタフリップフロッ
プは、クロック信号と同期信号とがそれぞれ同期して入
力される2つの入力と、該単位2進カウンタの半加算器
の「和」出力に接続される第1の入力と、マスタフリッ
プフロップの強制入力である第2の入力とを備えること
を特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の同期式2進
カウンタ。
(3) In each unit binary counter, the master flip-flop has two inputs into which a clock signal and a synchronization signal are respectively input synchronously, and the "sum" output of the half adder of the unit binary counter. 3. A synchronous binary counter according to claim 2, comprising a first input that is connected and a second input that is a forced input of a master flip-flop.
(4)上記同期信号入力に論理値「1」を入力してゼロ
リセットを行うことを特徴とする特許請求の範囲第3項
に記載の同期式2進カウンタ。
(4) The synchronous binary counter according to claim 3, wherein a logic value "1" is input to the synchronization signal input to perform zero reset.
(5)2入力であり、「和」信号と「桁上げ」信号を出
力する半加算器とマスタスレーブフリップフロップとを
備える単一出力の単位2進カウンタであって、 −半加算器の第1の入力が単位2進カウンタの入力を構
成し、 −半加算器の「和」出力はマスタフリップフロップの入
力に接続され、 −半加算器の「桁上げ」出力は、複数のカウンタがカス
ケード式に接続されている場合には別のカウンタの入力
信号となる信号を出力し、 −スレーブフリップフロップの出力が単位2進カウンタ
の2進出力を構成し、且つ半加算器の第2の入力に接続
され、 −マスタフリップフロップとスレーブフリップフロップ
はさらに、単一のクロック信号により制御され、マスタ
フリップフロップに入力されるクロック信号の波形とス
レーブフリップフロップに入力されるクロック信号の波
形は互いに反転波形である ことを特徴とする単位2進カウンタを複数個備え、半加
算器の「桁上げ」出力は、カスケード式に接続された次
段の半加算器の第1の入力に接続され、 各単位2進カウンタ内で、マスタフリップフロップは、
クロック信号と同期信号とがそれぞれ同期して入力され
る2つの入力と、該単位2進カウンタの半加算器の「和
」出力に接続される第1の入力と、マスタフリップフロ
ップの強制入力である第2の入力とを備える、プログラ
ム可能な分周器であって、 全単位2進カウンタの入力は論理値1に維持し、最終段
の単位2進カウンタの「桁上げ」出力は上記同期信号入
力に接続し、該分周器の最終段の単位2進カウンタの出
力信号は、該分周器自身のクロックの周波数を強制入力
に入力された2進数をもとにしてプログラムされた値で
割った信号に対応することを特徴とする分周器。
(5) a two-input, single-output unitary binary counter comprising a half-adder and a master-slave flip-flop outputting a "sum" signal and a "carry" signal, comprising - a second half-adder; 1 input constitutes the input of the unitary binary counter, - the "sum" output of the half adder is connected to the input of the master flip-flop, - the "carry" output of the half adder constitutes the input of the unit binary counter, - the "carry" output of the half adder - the output of the slave flip-flop constitutes the binary output of the unitary binary counter, and the second input of the half-adder - the master flip-flop and the slave flip-flop are further controlled by a single clock signal, such that the waveform of the clock signal input to the master flip-flop and the waveform of the clock signal input to the slave flip-flop are inverted with respect to each other; It has a plurality of unit binary counters characterized by waveforms, the "carry" output of the half adder is connected to the first input of the next stage half adder connected in cascade, and each In a unit binary counter, the master flip-flop is
two inputs into which a clock signal and a synchronization signal are input synchronously, a first input connected to the "sum" output of the half adder of the unitary binary counter, and a forced input of the master flip-flop. a programmable frequency divider with a second input, the inputs of all unitary binary counters being maintained at a logical value of 1, and the "carry" output of the final unitary binary counter being Connected to the signal input, the output signal of the unit binary counter at the final stage of the frequency divider is a value programmed based on the binary number input to the forced input of the frequency of the frequency divider's own clock. A frequency divider characterized by being compatible with a signal divided by .
(6)単位2進カウンタの数をNとし、強制入力の2進
数をP(論理値「0」または論理値「1」)とすると、
周波数は(2^N−P)で分周されることを特徴とする
特許請求の範囲第5項に記載の分周器。
(6) Let the number of unit binary counters be N, and the forced input binary number be P (logical value "0" or logical value "1"),
6. A frequency divider according to claim 5, wherein the frequency is divided by (2^N-P).
JP62051856A 1986-03-07 1987-03-06 Unit binary counter, synchronous binary counter and frequency divider to which the unit binary counter is applied Pending JPS62264724A (en)

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FR8603287A FR2595520B1 (en) 1986-03-07 1986-03-07 BASIC BINARY COUNTER, SYNCHRONOUS BINARY COUNTER AND FREQUENCY DIVIDER USING THE BASIC COUNTER
FR8603287 1986-03-07

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